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本论文围绕水溶性共轭聚合物的设计、合成及其在化学与生物识别及传感中的应用，开展了以下几个方面的研究工作：
1.设计、合成了一系列基于聚芴的高荧光量子效率阳离子树枝化共轭聚合物(PFP-G0-2)。研究了它们的在水介质中的光物理性质以及不同环境下聚集状态对其光物理性质的影响。研究了PFP-G0-2与双螺旋DNA之间的相互作用，探讨了它们作为基因传输载体的可能性。研究结果显示：随着侧链上树枝状基团代数的增加，它们与DNA形成的复合物的稳定性越好。
2.设计、合成了一系列新型的阳离子树枝状共轭聚对苯撑乙炔(PPE-G0-2)。研究了它们在水溶液中聚集态对电学性质和光学性质的影响，探讨了外界环境因素诸如：溶液离子强度、溶剂极性的变化、体系的pH值、表面活性剂的种类对聚合物的光物理性质的影响。研究结果表明：水溶性树枝状共轭聚合物PPE-G0-2的光物理性质的稳定性随着聚合物支链代数的增加而增大，表明高代数侧链对聚合物共轭骨架的包裹保护作用大。结构的优化有助于提高共轭聚合物材料的荧光量子效率和稳定性。
3.设计、合成了一系列新型的阳离子树枝状共轭聚芴(PFP-G0-2-N+(CH3)3Br-)，聚合物的侧链末端是带有正电荷的季胺盐基团。研究了它们的在水溶液中的光电性质，探讨了聚合物对纤维细胞(fibroblast)、肝癌细胞(HepG2)和肺癌细胞(A549)的毒性，以及聚合物在肺癌细胞(A549)和纤维细胞(fibroblast)的荧光显微成像方面的应用，并成功实现了对活细胞与死细胞(或凋亡晚期细胞)的选择性染色。
4.设计、合成了新型的含三氮唑基团的水溶性超支化共轭聚芴，研究了它们在水溶液中的光电性质，探讨了光照下聚合物的稳定性。表明聚合物支化度的提高与共轭骨架中的三唑基团的引入能改善聚合物抗光漂白和光致褪色性能。进一步研究了超支化共轭聚芴与DNA的相互作用，表明这些聚合物是较好的DNA传感材料。
5.设计、合成了侧链含有苯并18-冠.6基团的非离子型水溶性共轭聚芴衍生物(PFDC)，研究了它们的在水溶液中的光电性质，实现了水相中铅离子的高选择性和高灵敏度检测。该体系的抗干扰能力较强，不受诸如Cu2+和Hg+等其它重金属离子的干扰，而且具有较宽的pH工作范围。该体系的作用机制是PFDC与Pb2+之间存在特异的多价相互作用，这种相互作用导致PFDC与Pb2+形成分子内的复合物，从而从体系中沉淀出来，导致聚合物PFDC的荧光发生猝灭。
6.设计了一种基于金纳米粒子与核苷酸(AuNPs/T33)的Hg2+检测体系。该体系是以纳米金粒子为信号转导体，寡聚胸腺嘧啶核苷酸T33作为Hg2+的识别位点。当体系中存在Hg2+时，T33能够从任意卷曲的形态折叠为刚性的双螺旋结构，这样的刚性结构不能缠绕在金纳米粒子表面，因而金纳米粒子在高盐浓度下发生聚集，溶液体系从红色变为蓝色。由于体系中T33与Hg+的特异性相互作用，使得该体系有着优异的灵敏度和选择性，而且该体系拥有很强的抗干扰性，碱金属碱土金属离子、过渡金属离子以及重金属离子对体系都没有影响。此外，该体系金纳米粒子不需任何修饰、寡聚胸腺嘧啶核苷酸T33也不需任何标记。该体系响应迅速，只需1～2分钟就可实现对Hg2+的检测。
7.设计、合成了侧链含有胸腺嘧啶脱氧核苷(T)的共轭聚噻吩衍生物(PTT)，实现了对Cu2+的高选择性和高灵敏度检测。该体系有较强的抗干扰能力，且不受铜盐阴离子的影响。该体系的作用机制是PTT分子中的胸腺嘧啶基团与胸苷中糖环上的5位羟基共同参与了对Cu2+络合作用导致聚合物PTT的聚集，荧光发生自猝灭，通过检测PTT荧光的变化可实现对Cu2+的检测。